Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы 6
1.1. Систематика и ботаническая характеристика яровой пшеницы 6
1.2 Экология и биология культуры 15
1.3 Основные направлении селекции мягкой яровой пшеницы для условий Московской области 33
1.4 Агротехника возделывания яровой пшеницы 36
Экспериментальная часть 42
2.1. Почвенно - климатические условия 42
2.1.1. Агрофизическая и агрохимическая характеристика почвы 42
2.1.2. Климатические и погодные условие места проведение опыта 43
2.2. Сорта, включенные в опыт, схема опыта и методика наблюдений и определений 45
2.3 Агротехника возделывания яровой пшеницы на опытном участке 50
Результаты исследований 52
3.1 Фенологические наблюдения 52
3.2 Биометрические учеты 56
3.2.1. Высота осевого побега 56
3.2.2 Фотосинтетическая деятельность растений пшеницы 61
3.2.3 Накопление сухого вещества з
3.3 Структура урожая 78
3.4 Качественные показатели зерна 81
3.5 Энергетическая оценка изучаемых форм яровой пшеницы 83
3.6 Рекомендации производству 85
3.7 Общие выводы 88
Список литературы
- Основные направлении селекции мягкой яровой пшеницы для условий Московской области
- Агрофизическая и агрохимическая характеристика почвы
- Сорта, включенные в опыт, схема опыта и методика наблюдений и определений
- Фотосинтетическая деятельность растений пшеницы
Основные направлении селекции мягкой яровой пшеницы для условий Московской области
Чрезмерное увеличение ассимиляционной поверхности приводит к усиленному росту вегетативных органов и сильному торможению плодообразования. Посевами, обладающими оптимальной структурой и хорошим ходом ее развития и формирования А.А. Ничипорович (1966) считает такие посевы, в которых площадь листьев возрастает до 50 тыс.м /га, затем, по возможности долго ( в зависимости от длины периода вегетации) сохраняется в активном состоянии на этом уровне и значительно уменьшается или полностью отмирает, отдавая пластические вещества на формирование репродуктивных или запасающих органов; при дальнейшем возрастании площади листьев не наблюдается существенного увеличения процента поглощения солнечной радиации. Однако, максимальные показатели площади листьев в 40-50 тыс.м2/га нельзя считать безусловно оптимальными для всех растений и всех условий.
Экспериментальный материал, полученный в разных зонах выращивания яровой пшеницы показывает, что для того, чтобы получить урожай зерна 3.5-4 т/га необходимо иметь суммарную площадь листьев в фазу колошения 40-50 тыс.м /га. При площади листьев в фазу колошения 10-12 тыс.м /га урожай зерна не должен превышать 0.7-0.8 т/га. Однако такой пропорциональности между площадью листьев и урожаем нет, хотя коэффициент корреляции между этими величинами высок - 0.7-0.8 (Кумаков, 1988).
Кроме величины листовой поверхности, на урожай влияют еще три фактора фотосинтетической продуктивности: время работы листьев, продуктивность работы каждой единицы листовой поверхности и характер распределения ассимилянтов. Для учета времени работы листовой поверхности необходимо знать величину фотосинтетического потенциала (ФП) посева. ФП один из наиболее надежных показателей, с которым размеры урожаев коррелируются наиболее тесно. Следовательно, одним из принципов формирования урожайности полевых культур является программирование по ФП посевов, т.е. по обобщающему показателю, определяющему норму высева, сроки посева, систему удобрений, водный режим и уход за посевами. В каждом конкретном случае 1000 ед. ФП - 1000 (м7га) дней - обеспечивают соответствующее количество продукции (зерна, зеленой массы, сухой биомассы и др.) (Каюмов, 1989). Показатели ФП варьируют у разных растений в пределах 0.5 до 2 млн.м -сутки/га. Хорошими посевами считаются такие, потенциалы которых соответствуют не менее чем 2 млн.м -сутки/га в расчете на 100 дней вегетации (Ничипорович, 1966). Для характеристики продуктивности работы каждой единицы листовой поверхности используют величину, называемую чистой продуктивностью фотосинтеза (ЧПФ). ЧПФ - это показатель количества общей сухой биомассы, образованной растениями в течение суток в расчете на 1м2 листьев, работающих в течении этого дня. Этот показатель является также важной слагающей величиной формирования урожаев и может варьировать в течение периода вегетации от 0 и даже отрицательных величин до 15-18 г/м в сутки (Ничипорович А.А., 1966). Она меняется по годам и зависит от листовой поверхности, условий водоснабжения и питания растений. Наибольшие значения ЧПФ имеют посевы средней продуктивности при размерах листовой поверхности 20-25 тыс. м2/га, характерные для средних по увлажнению лет, при таких условиях ЧПФ=10-15 г/м в сутки. В такие годы растения не испытывают острого дефицита влаги и ее недостаток не влияет отрицательно на интенсивность работы листьев. В то же время листовая поверхность невелика, растения почти не затеняют друг друга, и все листья работают при достаточно хорошей освещенности. Во влажные годы, когда развивается большая листовая поверхность, начинает сказываться взаимное затенение, при этом средние и особенно нижние листья получают мало света, интенсивность фотосинтеза снижается и средняя за сезон ЧПФ оказывается меньше 7-8 г /м2 в сутки. Если при этом еще наблюдается полегание растений или развитие болезней, то ЧПФ падает до 4-5 г /м в сутки.
Важный фактор продуктивности - характер распределения сухих веществ в растениях, выражающийся величиной коэффициента хозяйственной эффективности (Кхоз) или уборочным индексом. Он может варьировать у разных культур и сортов и в зависимости от агроклиматических условий от 0.1 до 0.8 (Мединец, 1966). У зерновых культур он равняется 0.25-0.55 (Беликов, Дмитриева, 1992). По В.А. Кумакову при отсутствии таких явлений как захват зерна, череззерница и пустоколосица, массовое развитие головни и других болезней, нарушающих нормальное развитие колоса и зерна, полученное Кх03 у современных сортов составляет 35-40%. Этот показатель сильно зависит от погодных условий.
При сильной почвенной и атмосферной засухе, когда в течение вегетации формируется небольшая зеленая масса и урожай зерна снижается, Кхоз падает до 10-15%, а иногда до 0.
Самый важный показатель фотосинтетической деятельности посевов - это коэффициент использования энергии ФАР на формирования урожая. Он зависит не только от биологии культуры, сорта, но и от почвенного плодородия, влагообеспеченности, технологии возделывания и многих других факторов. В решении вопросов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур можно сделать вывод, что важным является повышение использования посевами ФАР солнца. Использование ФАР посевами находится в тесном взаимодействии с фотосинтетической деятельностью растений, и наивысшие показатели фотосинтетической деятельности отмечаются в период полного развития листовой поверхности (колошение), коэффициент использования ФАР в этот период достигает максимальной величины. Повышение нормы высева семян снижает ассимиляционную поверхность одного отдельно взятого растения, но увеличивает ее в расчете на единицу площади, обеспечивает более высокие приросты биомассы и коэффициент использования ФАР посевами. Орошение и удобрения способствуют лучшему развитию листовой поверхности во все сроки учета, и повышают использование приходящей ФАР. Согласно исследованиям А.А. Ничипоровича, в зависимости от качества посева, средние значения коэффициента использования ФАР должны составлять: в обычно наблюдаемых посевах 0.5-1.5%, в хороших - 1.5-3.0%, рекордных 3.5-5.0% и теоретически возможных - 6.0-8.0%. Установление величины ФАР для каждой конкретной территории и коэффициента использования ФАР культурными растениями позволяет определить уровень максимально возможного биологического урожая и с учетом действия других экологических факторов достоверно планировать урожай.
Агрофизическая и агрохимическая характеристика почвы
В период вегетации яровой пшеницы нами проводились следующие наблюдения и исследования: 1.Фенологические наблюдения. Фазы, проходимые растениями в своем развитии, носят название фенологических фаз. В связи с этим и наблюдение за временем их наступления называются фенологическими. При фенологических наблюдениях за развитием растений отмечают начала каждой фазы, когда данная фаза наблюдается у 10% растений, и полное наступление фазы, охватившее 75% растений.(Майсурян, 1970). Фенологические наблюдение по фазам развитие яровой пшеницы проводили глазомерно по двум повторениям первым и четвертым. При этом отмечали фазы развития: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, налив зерна, молочная спелость, восковая спелость, и полная спелость. 2.Биометрические измерения проводились по 40 растениям каждого варианта по следующим показателям: высота растений, общая и продуктивная кустистость, количество листьев на растение. 3.Анализ растительных проб проводился каждые 14 дней по 40 растениям каждого варианта по следующим показателям: площадь листьев определялось методом высечек; сырая и абсолютно сухая масса по органам растений. Сухая масса определялась путем высушивания растительных проб до постоянного веса в сушильном шкафу 105 С в 3-х кратной повторности. 4.Показатели фотосинтетической деятельности определены и рассчитаны по методическим рекомендациям (Шатилов и др., 1997). Фитометрические показатели такие как: фотосинтетический потенциал, выход товарной продукции на одну тысячу единиц ФП, чистая продуктивность фотосинтеза, и коэффициент использования солнечной энергии посевом, определяли, с учетом средней урожайности зерна за 3 года проведения опыта (Ничипорович, 1961; Шатилов,Чудновский, 1980). 5.Густота стояния растений учитывалась на 4-х закрепленных площадках по 0.25 м2 для каждого варианта. б.Структурный анализ основных элементов урожая (общая и продуктивная кустистость, количество семян в колосе и на растении, масса семян с колоса и с растения, масса 1000 семян) проводился по методике сортоиспытания. 7.Статистическая обработка полученных данных проводилась методом дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа по Б. А. Доспехову. Опыт был заложен на опытном поле на Каширском госсортоучастке с двумя перспективными формами яровой короткостебельной пшеницы: Кашира и Богословская при норме высева 5 - 6 и 7 млн. семян на 1га по двух факторной схеме. Изучалось 9 вариантов в 4-х кратной повторностей, площадь учетной делянки - 50м2, размешение рендомизированное. Агротехника общепринятая, предшественник озимая пшеница. 8.Качественные показатели зерна (натура, содержание белка и клейковины) и энергетическая оценка изучаемых форм яровой пшеницы проведены по общепринятым методикам. Схема опыта № вариантов Фактор. А Сорт и сортообразцы Фактор. В Норма высева млн. семян/га Примечание: Повторность 4-х кратная Площадь учетной делянки 50м2 Размещение делянок - рендомизирование. 2.3. Агротехника возделывания яровой пшеницы на опытном участке. Предшественник: яровая пшеница по сравнению с озимой имеет слабо развитую корневую систему с пониженной усвояющей способностью, больше страдает от недостатка влаги, меньше кустится, сильнее угнетается сорняками. Яровая пшеница, особенно твердая и сильная мягкая, предъявляет повышенные требования к предшественникам, чистоте полей от сорняков, обеспеченности влагой и питательными веществами. На опытном участке в качестве предшественника использовали озимая пшеница. Подготовка почвы - Сразу после уборки предшественника проводили лущение, затем вспашку зяби, предпосевную обработку почвы начинают весной по мере подсыхания почвы. Проводят боронование зяби бороной БЗТС - 1,0 в два следа, поперек вспашки или по диагонали для выравнивания поверхности почвы и закрытия влаги. Через 2-3 дня осуществляют культивацию (КПС - 4, БЗСС - 1,0) на глубину высева семян (4-5 см) с одновременным борованием и сразу же проводят посев. Посев -для обеззараживания семян от возбудителей болезней, передающихся через семена (корневые гнили, твердая головня и др.) проводят их протравливание с увлажнением ТМТД, 80% с.п.(1,5 - 2,0 кг/т), или фундазолом, 50% с.п. (2 - Зкг/т). Расход воды 10 л на 1 т семян. Семена протравливают на машинах ПС- 10, или КПС - 10. Яровую пшеницу высевают в самые ранние сроки, в первые дни созревания почвы. При запаздывании с посевом на 7 - 10 дней урожайность ее снижается на 25 - 30% и более. Это связано с тем, что при поздних сроках посева сокращается период прохождение 1 - V этапов органогенеза, когда идет закладка генеративных органов, более быстро проходит световая стадия, что ведет к слабому развитию колоса, поздние посевы сильнее повреждаются шведской мухой. Посев проводили в оптимальные сроки: 7 мая в 1998г, 27 Апреля в 1999г, и 9 Мая в 2000 году, на глубину 4 - 5см.
Яровую пшеницу высевают рядовым, узкорядным, ленточным, и перекрестным способами, но на опытном участке посев всегда проводили рядовым способом. Норма высева яровой пшеницы зависит от почвенно климатических условий, биологических особенностей сорта, запаса продуктивной влаги в почве весной, предшественника, засоренности поля, сроков и способов посева. В нашем опыте норма высева является одним из испытываемых факторов, посев осуществлялся при нормах высева 5,6, и 7 млн. всхожих семян/га. Уход за посевами: прикалывание, боронование, борьба с сорняками, болезнями, вредителями и полеганием. Для борьбы с сорняками проводят обработку гербицидами Диоленом 2кг/га с помощью опрыскивателем ОШІН - 15 с трактором МТЗ - 86. Видовая и сортовая прополка проводилась вручную и прополка дорожек также. Уборка - проводилась комбайном Сампо - 500 по сортам, однофазным способом, так как созревание всегда было равномерным.
Сорта, включенные в опыт, схема опыта и методика наблюдений и определений
Ассимиляционная поверхность растений сортообразцов яровой пшеницы зависит от биологической особенности сортов. Результаты опыта показали, что во все годы опыта наибольшая площадь листьев получилась у сорта Каширы. Как у всех сортов площадь листьев сорта Каширы достигает максимальной величины в фазе колошения. С фазы кущения до колошения площадь листьев увеличивается, а с фазы колошения до молочной спелости уменьшается. Результаты опыта показывают, что метеорологические условия района оказывают влияние на формирование ассимиляционной поверхности растений. В условиях периода вегетации сортообразцов яровой пшеницы в 1999 году, площадь листьев растений уменьшилась по сравнению с результатами 1998 и 2000 годов. Это явление связано с высокими температурами и низким количеством атмосферных осадков в период вегетации растений в 1999 году. 2000 год характеризуется высокими атмосферными осадками в период вегетации растений. Однако, несмотря на повышенное количество атмосферных осадков в период роста и развития растений, площадь листьев сортообразцов яровой пшеницы существенно не изменилась, по сравнению с результатами 1998 года. Это свидетельствует о том, что повышенное количество атмосферных осадков не оказало существенного влияния на рост и развитие растений.
Результаты нашего исследования показали, что у исследуемых сортообразцов имеется оптимальный размер листового аппарата. Согласно Ничипоровичу А.А., Строгоновой Л.Е и др. (1965) для нормального роста и развития пшеницы , площадь листьев в фазе колошение составляет 20 - 40 тыс. м кв на 1 га. Площадь листьев сортообразцов яровой пшеницы при всех норм высева колеблется около 20 тыс. м кв. на га. Это свидетельствует о возможности растений в посеве использовать достаточное количество ФАР и дать высокую урожайность. фотосинтетический потенциал посева. Для характеристики фотосинтетической работы посева за период вегетации или за межфазный период используют показатель - фотосинтетический потенциал посева (м2 -дней/га). Его определяют по формуле суммированием площади листьев за каждый день вегетации или умножением средней площади листьев на продолжительность периода вегетации. ФП = Lcp . TV, где: ФП - фотосинтетический потенциал или число рабочих дней листовой поверхности посева, млн.м - дней/га; Lcp - средняя за период вегетации площадь листьев, тыс.м2/га; Tv - период вегетации, дни. Высокую продуктивность посева получают при условии, если ФП достигает оптимальной величины.
Этот показатель является производным хода роста, размеров площади листьев и длины периода вегетации. Математический он представляет собой интеграл хода роста площади листьев в течение вегетации, или сумму дневных показателей площади листьев (как основной рабочей единицы посева ) за весь период вегетации. Практический может быть получен путем суммирования величин площади листьев в м2/га за каждые сутки в течение периода вегетации. Выражается в м2-с или м2-сут, варьирует в пределах от 0,5 до 5 млн. м2-с/га.
Этот показатель положен в основу определения ФП посевов с заданной продуктивностью: ФП = 103.Ут/Мфп, где: Ут - урожай товарной продукций, т/га. Мфп - выход товарной продукций на одну тысячу единиц ФП, кг. Урожайность представляет собой сумму суточных приростов сухой биомассы за период вегетации. Представляя собой произведение чистой продуктивности фотосинтеза и фотосинтетического потенциала, суточные приросты сухой биомассы, имеющие высокие показатели, обеспечивают формирование оптимальной урожайности. Урожай абсолютно сухой биомассы соответствует оптимальным значениям чистой продуктивности фотосинтеза и фотосинтетического потенциала. По этой формуле можно рассчитывать накопление биомассы на каждый день вегетации, за межфазные периоды и в целом, за вегетацию растений: Убнол. = ЧПФ.ФП, где: Убиол. - урожай абсолютно сухой биомассы, т/га; ЧФП - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м /сутки.
Накопление сухого вешества. Накопление сухого вещества растений яровой пшеницы характеризует не только продуктивность растений и урожайность посевов, но и в определенной мере раскрывает механизм формирования урожая. Как правило, накопление сухого вещества зависит от многих причин, в том числе от климатических условий, от агротехнических приемов и от биологической особенности сорта. При формирование мощного листового аппарата посевов в условиях оптимального питания достигаются высокие ежедневные приросты сухого вещества. Накопление сухого вещества в отдельных органах растения связано не только с фотосинтетической деятельностью ассимиляционного аппарата, но и интенсивностью перераспределения ассимилянтов между отдельными органами растения. В этом плане сорта зерновых культур, имеющие длительный период вегетации, низкие показатели чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) накапливают в репродуктивный период развития меньший процент сухой биомассы, а урожай у них оказывается намного ниже биологической возможности.
Фотосинтетическая деятельность растений пшеницы
Результаты наших опытов показали, что плотность посева и перспективные сортообразцы оказали влияние на кустистость растений, на количество зерен одного колоса, и в конечном итоге, на урожайность.
По нашим данным в течение трех лет (1998 - 2000) видно, что элементы структура урожая изменялись не только от различных плотностей посева и различных сортообразцов яровой пшеницы, но и от климатических условий года проведения опыта. В 1999 году, в связи с неблагоприятными погодными условиями, резко снизились общая и продуктивная кустистость, и в конечном итоге урожайность понизилась по сравнению с результатами получены в 1998 и 2000 годах.
В 1998 и 2000 годах, общая и продуктивная кустистость достигли соответственно 2,9 и 2,6 стеблей на растение против 2,2 и 1,5 в 1999 году. В 1998 и 2000 годах урожайность зерна достигла соответственно 6,37 и 6,10 т/га против 4,90 т/га в 1999 году(приложение 3). Такая закономерность наблюдалась во всех вариантах кроме сортообразца Богословской для которого неблагоприятные погодные условие 1999 года не оказали существенного отрицательного влияния на формирование элементов структуры урожая. Это явление доказывает, что сортообразец Богословская является устойчивой к жаре и засухе.
Между формированием показателей фотосинтетической деятельности растения и урожайностью существует тесная связь. Таким образом, по характеру взаимосвязи между формированием показателей фотосинтетической деятельности растений и урожайностью можно отметить тесную зависимость между ними так как коэффициент корреляции между формированием площади листьев и урожайностью зерна г = 0,64 . Высокая урожайность сортообразцов яровой пшеницы отмечаются у вариантов для которых характерны больший размер площади листьев, высокий ФП посева и
В результате химического анализа муки сортообразцов яровой пшеницы отмечается, что химический состав зерна меняется не только в зависимости от биологической особенности растений, но и от погодных условий года проведении опытов. 1999 год был сухим и жарким, выпало мало осадков. Изменение погодных условий в 2000 году оказало влияние на химический состав зерна яровой пшеницы. У многих вариантов, натура зерна, содержание сырого белка и сырой клейковины повысилось по сравнению с результатами полученными в 1999 году (табл. 13). Таблица 13. Средний химический состав зерна яровой пшеницы.
Сорт и сортообразцы Год Натура зерна., г/л Содержание белка, % Содержание клейковины ,%
В результате перехода страны к рыночной экономике, систематическим изменением цен на материалы и услуги, не представляется возможным, используя современные экономические методы, дать объективную оценку эффективности возделывания той или иной культуры, использования того или иного технологического приема. Однако, новые сорта или гибриды, используемые в производстве требуют объективной оценки их преимущества или недостатков. Такой объективной оценкой может быть, определение энергетической эффективности возделывания культуры с учетом всех агротехнических приемов с обработки почвы до уборки. Для этого необходима, учесть все энергозатраты на возделывание культуры или использование технологического приема и энергосодержание урожая. Результаты опыта показывают, что различные густоты стояние изучаемых форм яровой пшеницы оказали влияние на энергетическую себестоимость зерна. С увеличением густоты стояние, энергетическая себестоимость зерна уменьшается. Такая тенденция наблюдается во всех вариантах опыта кроме контрольного варианта Лада, для которой при увеличении густоты стояние с 5 до 7 миллионов семян на га, энергетическая себестоимость зерна существенно не изменилась (табл. 14).
